基于CFD⁃DPM的水下切粒机流场分析及进出口角度优化

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.06.010

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (6): 48-53.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.06.010

基于CFD⁃DPM的水下切粒机流场分析及进出口角度优化

关红艳(), 杨文强, 张国强

兰州交通大学机电工程学院，兰州 730070

收稿日期:2024-06-17 出版日期:2025-06-26 发布日期:2025-06-20
作者简介:关红艳，副教授，从事化工流体机械研究，466625018@qq.com
基金资助:
甘肃省自然科学基金(21JR7RA302)

Flow field analysis and inlet angle optimization of underwater pelletizer based on CFD⁃DPM

GUAN Hongyan(), YANG Wenqiang, ZHANG Guoqiang

College of Electromechanical Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，China

Received:2024-06-17 Online:2025-06-26 Published:2025-06-20

摘要/Abstract

摘要：

基于CFD⁃DPM的模拟方法，分析了不同进水口角度下切粒机水室内的颗粒流动状态和出口颗粒逃逸数量，研究了不同进口角度时在相同时间变化内的颗粒逃逸平均数量，使用3次样条插值的曲线拟合方式最终确定了水室的最佳进水口角度。结果表明，将水下切粒机水室进水口定为80°（将原型进口逆时针旋转10°）时在相同时间变化内水室出口的颗粒逃逸平均数量最大。

关键词: CFD?DPM, 逃逸数量, 3次样条插值, 最佳进水口角度, 切粒机

Abstract:

Based on the simulation method of CFD⁃DPM， we analyzed the particle flow state and the number of particles escaping from the water chamber of the underwater pelletizer under different inlet angles， and studied the average number of particles escaping from the water chamber within the same time change at different inlet angles， and then determined the optimal inlet angle of the water chamber by using the curve fitting method of cubic spline interpolation. The results show that when the inlet of the water chamber of the underwater pelletizer is set at 80° （the inlet of the prototype is rotated counterclockwise by 10°）， the average number of particles escaping from the outlet of the water chamber is the largest within the same time change.

Key words: CFD?DPM, number of escapes, cubic spline interpolation, optimal inlet angle, pelletizer

中图分类号:

TQ320

关红艳, 杨文强, 张国强. 基于CFD⁃DPM的水下切粒机流场分析及进出口角度优化[J]. 中国塑料, 2025, 39(6): 48-53.

GUAN Hongyan, YANG Wenqiang, ZHANG Guoqiang. Flow field analysis and inlet angle optimization of underwater pelletizer based on CFD⁃DPM[J]. China Plastics, 2025, 39(6): 48-53.

图/表 13

图1 切粒水室模型计算域

Fig.1 Geometric model of pelletizing water chamber

进口内直径/mm

出口内直径/mm

中室圆直径/mm

水室厚度/

内部凸起高度/

刀盘面直径/

刀盘轴径/

刀盘凸起高度/

刀刃尺寸

/mm

切刀数量

/个

×

×

进口内直径/mm

出口内直径/mm

中室圆直径/mm

水室厚度/

内部凸起高度/

刀盘面直径/

刀盘轴径/

刀盘凸起高度/

刀刃尺寸

/mm

切刀数量

/个

235

275

1050

380

540

140

×

×

表1 模型尺寸参数

Tab.1 Model size parameters

表1 模型尺寸参数

Tab.1 Model size parameters

多面体网格

静止域/

旋转域/

表2 网格尺寸划分

Tab.2 Mesh size division

图2 网格无关性验证

Fig.2 mesh independence verification

图3 模型计算域网格

Fig.3 model computational domain mesh

图4 Z=-192.5 mm处矢量图和颗粒迹线图

Fig.4 Vector and particle trace map at Z=-192.5 mm

图5 出口优化后水室模型

Fig.5 Water chamber model after outlet optimization

图6 出口优化后的水室模型

Fig.6 Water chamber model after outlet optimization

图7 颗粒逃逸数量变化图

Fig.7 Plot of changes in the number of particles escaping

进口角度/（°）	0 °	15 °	30 °	45 °	60 °	75 °	90 °
颗粒平均数/颗	1 363	1 245	1 354	1 278	1 204	1 355	1 271

表3 多进口角度下0.3 s内的颗粒逃逸总数平均值

Tab.3 Mean values of the total number of particles escaping in 0.3 s at multiple inlet angles

图8 多种方式拟合曲线

Fig.8 Multiple ways to fit curves

图9 80°进口水室模型

Fig.9 80° inlet water chamber model

图10 80°进口对比验证图

Fig.10 80° Import Comparison Verification Chart

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基于CFD⁃DPM的水下切粒机流场分析及进出口角度优化

Flow field analysis and inlet angle optimization of underwater pelletizer based on CFD⁃DPM

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